Московский Авиационный Институт
(Технический Университет)
Кафедра физической химии
Курсовая работа
на тему:
“Химическая термодинамика”
Выполнил: Павлюк Д.В
Проверила: Селиванова С.И.
Содержание:
I. Теоретическая часть
Введение……………………………………………………………..3
Законы термохимии…………………………………………………3
Элементы термодинамики………………………………………….4
Первое начало термодинамики…………………………………….5
Элементы второго начала термодинамики………………………..9
Энтропия…………………………………………………………….11
Экспериментальная часть………………………………………16
Расчетная часть…………………………………………………17
Список используемой литературы……………………………………19
В результате химической реакции выделяется или поглощается энергия, так
как реакция сопровождается перестройкой энергетических уровней атомов
или молекул веществ, участвующих в ней, и веществ, образующихся в ходе
реакции.
Реакции, при которых наблюдается выделение энергии, называются
экзотермическими (Q>0).
Реакции, идущие с поглощением энергии, называются эндотермическими
(Q0).
Если работа совершается системой, то А — положительная величина; если же
работа совершается над системой, то А отрицательна (например, сжатие
газа).
Как Q, так и А в уравнении (1) характеризуют процесс и от состояний
системы (начального и конечного) зависят неоднозначно, так как из
начального состояния подойти к конечному состоянию можно разными путями
и с различным поглощением энергии и различной величиной работы. Поэтому
уравнение (1) мы не можем записать в дифференциальной форме, так как
только одно приращение ?U однозначно определяется параметрами состояния
р, v, Т.
Если известен закон изменения параметров в данном процессе, то уравнение
первого закона термодинамики можно записать в дифференциальной форме и
исследовать математически. В области применения химических реакций
наиболее часто встречаются процессы, протекающие при постоянном объеме
(изохорический) и при постоянном давлении (изобарический).
Изохорический процесс: v = const. В этом случае параметры р и Т связаны
между собой уравнением Гей-Люссака, р/Т = const. Уравнение (1)
записывается в дифференциальной форме:
dQ=dU+dA. (3)
Но если объем постоянен, значит работа расширения или сжатия газа
совершаться не может: dA==pdv=0. Следовательно, dQ = – dU;
приравниваем частные производные по температуре:
или
dU = CvdT, (4)
где Сv — теплоемкость при постоянном объеме. Уравнение (4) позволяет
вычислять изменение внутренней энергии системы при изменении
температуры, если не происходит каких-либо изменений агрегатного или
полиморфного состояния.
Как известно, при химической реакции внутренняя энергия изменяется: если
энергия выделяется, то это соответствует уменьшению запаса внутренней
энергии, и наоборот. Поэтому тепловой эффект и изменение внутренний
энергии имеют обратные знаки:
U =
-Qv. (5)
2. Изобарический процесс: р = const. В этом случае по закону
Гей-Люссака v/T= const. Кроме того, из уравнения (3) не выпадают
отдельные члены, так как при постоянном давлении расширение и сжатие
газа возможно, как и нагревание и охлаждение. В этом случае dQ=dU+pdv.
После интегрирования в пределах 1—2 получим:
Выражение в скобках (U + pv) представляет собой термодинамическую
функцию, которую назовем энтальпией Н:
H=U+pv. (6)
Энтальпия — это энергосодержание системы, включающее внутреннюю энергию
и работу. Тогда
(7)
Если система поглощает энергию Q1-2, то ?Н больше нуля, и если в этой
системе происходит химическая реакция, то она будет эндотермической:
(8)
Так как в дальнейшем мы будем использовать понятие разности энтальпий
химической реакции, то необходимо помнить соотношение:
Экзотермические реакции Эндотермические реакции
?H0 ?H>0; QpII. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОГО ЭФФЕКТА НЕЙТРАЛИЗАЦИИ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ Цель работы - определение теплового эффекта реакции нейтрализации и проверка закона Гесса. по уравнению: ?Ннейтр = ( 55.9 кДж/г-экв Оборудование 1. Внутренний стакан калориметра(1). 2. Калориметр (2). 3. Мешалка(3). 4. Термометр(4). 5. Бюретка(5). . ственно массы стакана, мешалки, кислоты и щелочи; Сст ( удельная теплоемкость стакана (стекла), равная 0,69 кДж/кг?К; СМ - удельная теплоемкость мешалки (стали),равная 0,42 кДж/кг?К; Ск , Сщ ( удельные теплоемкости кислоты и щелочи (4.2 кДж/?К). РАСЧЕТЫ. Масса внешнего стакана калориметра Масса мешалки Температура, С? Начальная темп., Т1 Конечная темп., Т2 Разность , ?Т=Т2-Т1 132 гр. 23.2 гр. 22.8 27.6 4.8 132 гр. 23.2 гр. 22.9 25 26 2.1 3.1 Уравнение реакции: Нормальность ( это количество эквивалентов в 1 л. 49гр. ( 1н. X гр. ( 2н. X = 98 г./экв. 1. Q = (0.69 ? 132 + 0.42 ? 23.2 + 4.2 ? 200 + 4.2 ? 40) ? 4.8 = 5322.35 ?Ннейтр = ( Q / N = 5322.35 /98 = -54.3 кДж Ошибка опыта: 2. Q1 = (0.69 ? 132 + 0.42 ? 23.2 + 4.2 ? 200 + 4.2 ? 40) ?2.1=2328.5 Q2 = (0.69 ? 132 + 0.42 ? 23.2 + 4.2 ? 200 + 4.2 ? 40) ?3.1=3437.35 Qобщ= Q1+ Q2 ?Ннейтр = ( Qобщ / N = 5765.85 /98 = -58.8 кДж РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ. Вариант № 5 № 1 Ответ: ?Н = ( 204.8 кДж. № 2 Дано: Что бы пошла реакция прямо, необходимо, что бы ?G ?H/?S
T>2.8
Т> 300.8 К
№3
?H=(?Q
Ответ: 39745 Дж
№4
Дано:
N2 ( 1 моль
H2 ( 3 моль
А)
= 583.3
В)
Энтропия при данной реакции будет:
№5
4.9гр. Х гр.
1 моль 2 моль
98 г. 112г.
ЭКОН =56/1=56
2Nкон =1л.
56/2=28 гр.
5.6 ( Х л.
Ответ: 200 мл.
Список используемой литературы:
Учебное пособие к лабораторному практикуму по химии, М., изд-во МАИ,
1984г.
Ахметов Н.С Общая и неорганическая химия, М., Высшая школа, 1980г.
В.В. Фролов Химия М., Высшая школа, 1986г.
PAGE 1
PAGE 15
PAGE 1
PAGE 15
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
